1、林波榮 教授，院長助理 清華大學建筑學院 2018年4月3日 性能導向的綠色建筑設計優化 第14屆國際綠色建筑與建筑節能大會，2018，珠海 2 2015年，我國新建綠色建筑項目占總新建建筑項目比例為28%， 基本達到世界平均水平。 我國綠色建筑面臨從“量”到“質”轉變的巨大需求 2030年中國碳排放達峰承諾 全世界 中國 市場需求 環境需求 客戶需求 健康社區 做正確的事 客戶需求 環境需求 市場需求 做正確的事 民用建筑能耗標準生效 從設計到運維可能的技術路徑 3 綠色性能計算標準化 綠色建筑創新設計 綠色運維智慧化 綠色建筑設計中“聰明箭頭氣” 4 綠色建筑涉及定量化性能計算指標較多 5
2、 國際上性能模擬標準化進展調研 6 建筑能耗和熱環 境模擬 建筑光環境模擬 IEA/SHC 子課題34（BESTEST）為能耗模擬軟件建 立系統的測試和驗證方法 ASHRAE/ANSI標準明確規定了評估建筑熱環境模擬 的相關軟件技術水平的測試流程（ASHRAE 2007） 在過去的20年里有很多利用室內照度實測值的驗證 研究。特別是RADIANCE光線追蹤法（Ward and Rubinstein 1988）已經得到系統的研究（Mardaljevic 1995， Reinhart and Walkenhorst 2001， Reinhart and Andersen 2006） IEA/SHC
3、 子課題21(1999)/31(2004) 針對一部分軟件進 行了系統測試（ Adeline 1.0/ Lighscape 3.2/ Relux Professional 2004 ） 然而對于天然采光軟件卻沒有形成能耗模擬的一套標 準化的測試流程 建筑風環境模擬 日本AIJ （2005） 歐洲COST （2002） 存在的問題：現有標準規范不能滿足綠色 建筑性能計算方法標準化與規范化的要求 發達國家綠色建筑相關標準/體系同樣涉及了大量的建筑 綠色性能計算問題，大部分都已標準化，我國標準的相 關工作則有待體系化推進 7 分類/計算是否 標準化 LEEDDGNBCASBEEBREEAM 我國 綠
4、標 室外風環境/Y/N 熱島/Y/N 自然通風/Y/N/Y/Y/N 天然采光/Y/Y/Y/N 日照/Y/Y 熱舒適/Y/Y/Y/Y/N 能耗/Y/Y/Y/Y/N? 噪聲/N/N 碳排放/N/Y/Y/Y/N? 生命周期評價/Y/Y/Y 3. 3.風環境模擬風環境模擬：不同網格設定：不同網格設定 Case A:網格設定70*75*20Case B:網格設定34*37*10 不同網格劃分室外風場分布存在差異，室外平均風 速Case A為2.7m/s，Case B為2.3m/s，相差 14.8% 不同網格劃分對建筑背風面繞流區的影響 對于建筑底部的風速計算結果影響較大 K-e 模型模型 U1 0 0.
5、5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 -202468 79X33X36 59X24X27 38X16X18 U(m/s)U(m/s) z/bz/b 2. 2.光環境采光系數計算光環境采光系數計算 Case A:反射次數5Case B:反射次數2 Case A DA均值86.1%，Case B DA均 值66.7%，相差22.5% 參考標準 氣候數據來源 模擬軟件 計算指標 參數設定 計算域設定 網格劃分 研究表明-綠色建筑相關性能計算不標準化會帶 來30%200%的誤差 8 1.供暖空調負荷預測差別 存在的問題：現有標準規范不能滿足綠色 建筑性能計算方法標準化與規范化的要求 國家和地方提
6、出了對綠色建筑星級劃分的要求，涉及大 量的與建筑綠色性能計算相關的內容 這些性能計算的準確與否，直接關系到建筑星級/分數的 高低，進而影響綠色星級的判定，以及相關財政激勵政 策和補貼的落實 對北京、上海、江蘇等地獲得綠色建筑評價標識項目的100多 個項目性能標準化進行了統計分析 其中室外風環境評價中，住宅項目應用模擬計算的占了80%， 公建項目中占了65%;室內光環境評價中，住宅項目應用模擬計 算的占41%了，公建項目中占了73%;熱島效應評價中，住宅項 目中應用模擬計算的占了16%;自然通風評價中，住宅項目56% 應用模擬計算方法，公建項目則為80%;能耗評價中，住宅項目 進行模擬計算的為4
7、4%，公建為64%。 9 存在的問題：現有標準規范不能滿足綠色 建筑性能計算方法標準化與規范化的要求 一些省市（如北京）正在大力推進超低能耗綠色 建筑發展（獎勵800-1000元/平米），但是里面 涉及公共建筑節能60%的要求也沒有細化，事實 上是參照綠色建筑評價標準相同要求 10 工程建設行業標準民用建筑綠色性能計算標準 計劃起止年限：2015.12017.12 報批年限：2017.12 主編單位：清華大學 林波榮 參編單位： 11 廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司 GUANGDONG PROVINCIAL ACADEMY OF BUILDING RESEARCH GROUP Co.,L
8、td. 12 主要參編人員 林波榮王清勤楊仕超孟慶林馮 雅周 輝燕 達 楊 柳郝 斌錢 華劉 京丁 勇燕 翔羅 濤 13 主要起草人員及審查人員 標準主要起草人員： 標準主要審查人員： 林波榮 王清勤 周輝 楊仕超 郝軍 孟慶林 馮雅 錢華 燕達 季亮 郝斌 羅濤 楊柳 劉京 丁勇 燕翔 劉加根 高慶龍 王鵬 劉建華 李瓊 彭渤 彭軍芝 馬揚 趙洋 閆國軍 潘振 周浩 張德銀 李紫微 羅智星 張濱 梁楠 余瓊 李德英 欒景陽 曹永敏 潘毅群 龔延風 鮑宇清 劉剛 吳會軍 許遠超 王云新 李本強 14 2017.10.23在清華大學完成專家評審，10月底已完成標準報批稿提交 標準重點內容介紹 標
9、準 框架 1.總則 2.術語 3.基本規定 4.場地室外物理環境 室外風環境 熱島強度 環境噪聲 5.建筑節能與碳排放 建筑圍護結構 建筑供暖通風空調季照明系統能耗 可再生能源 碳排放 6.室內環境質量 自然通風 氣流組織、熱濕環境與空氣品質 室內光環境 室內聲環境 15 重點內容|室外風環境模擬標準化 規范氣象參數（附錄） 湍流模型/邊界條件 -首選標準k-模型或其修正模型 -高度方向上風速梯度分布 16 重點內容|室外風環境模擬標準化 計算域范圍/物理建模范圍 5H 5H 5H 10H 水平面示意 IN OUT 建模范圍12H 5H H 垂直面示意 網格精度 -人行區高度（1.5m以下區域
10、）網格不應少于3個 -網格過渡比不宜大于1.3 17 重點內容|熱島強度模擬標準化 太陽輻射 -考慮太陽直射和散射 -考慮各表面間多次反射輻射和長波輻射 下墊面參數 -材料物性和吸收率、反射率、滲透率，蒸發率 考慮植物水體等景觀要素、建筑空調室 外機散熱等長期人工熱源的影響 下墊 面 道路 （瀝 青） 混 凝 土 磚石 土壤 （黑 土） 沙 漠 草水 吸收 率 0.8- 0.95 0.6 5- 0.9 0.6- 0.8 0.65 -0.8 0.6- 0.96 0.5 5- 0.8 5 0.74 - 0.84 0.9- 0.97 下墊面及建筑表面吸收率 18 重點內容|室外環境噪聲模擬標準化 計
11、算域 -對目標建筑物有反射聲影響的區域范圍 內的建筑物 物理模型 -建筑物放置無地面環境中進行模擬，考 慮地形 網格精度 -水平聲接收面距離地面高度為1.2m1.5m -建筑立面聲接收面距建筑物應為1m -等大的正方格 -聲接收面網格宜采用3m10m的正方形網格 -對有起伏的地形宜采取優化接收面網格，網格面可隨 著地形過渡變化。 計算參數 -室外噪聲源 -屏障的吸聲與隔聲 設置屏障前后垂直噪聲分析 19 重點內容|建筑節能計算標準化 規范氣象參數 -推薦建筑節能氣象參數標準 JGJ/T 346 規范參考建筑與設計建筑計算條件 -采用同一版本計算軟件和相同的典型氣象 年數據 -體型、朝向、房間使
12、用功能和系統劃分應 一致 -室內參數設定、作息一致 -二者僅圍護結構熱工不同 20 重點內容|建筑節能計算標準化 規范計算工具 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1/12/13/14/15/16/17/18/19/110/1 11/1 12/1 kW 全年逐時空調負荷全年逐時空調負荷 熱負荷（kW）冷負荷（kW） 可計算全年8760h逐時負荷 考慮圍護結構熱惰性 模型按建筑體型、朝向、房間使用功能和系統 劃分簡化 軟件可計算10個及以上建筑分區 具有冷熱源、風機和水泵的設備選型功能 具有冷熱源、風機和水泵的部分負荷運行效率曲線功能 21 重點內容|建筑
13、節能計算標準化 規范化室內參數及作息（附錄C） （辦公、商業、賓館、教育、醫療衛生、交通、體育、觀演、展覽） 規定了各類功能建筑的空氣調節和供暖系統運行時間、房間設定溫度、照明功率密度值及 開關時間、房間人均占有的使用面積及在室率、人員新風量及新風機組運行時間表、電器 設備功率密度及使用率設置 22 重點內容|建筑節能計算標準化 規范建筑供暖通風空調參照系統和設計系統的系統形式和參數設置方法 -如對于居住建筑 23 重點內容|建筑節能計算標準化 規范冷熱源、水泵參數設置、風系統設置 -針對不同冷源類型規定了能耗計算的方法，特別是直燃機 -輸配系統的能耗計算方法以及參照系統輸配系統的水泵選取原則
14、 -針對不同系統的新風取值進行規定 -規定新風或空調系統或風機盤管送風耗功率和空調送風系統的能耗計算方法 規范通風系統能耗計算方法 規范照明能耗計算方法 24 重點內容|可再生能源 規范可再生能源（光熱、光電）計算方法 -如第5.4.3條 太陽能光電計算 25 重點內容|碳排放計算 建筑碳排放計算包括建材生產及運輸階段碳排放量和建筑運行階段碳排放量 建材生產階段 碳排放量 原材料開采加工和 運輸過程的碳排放 建材生產過程的直 接碳排放 相關能源消耗的碳 排放 建材運輸階段 碳排放量 建材用量 平均運輸距離 單位重量運輸距離 碳排放因子 建筑運行階段 碳排放量 供暖空調通風、照 明、電梯、炊事和
15、 生活熱水等系統能 耗和對應能源種類 的碳排放因 排放因子應按項目 所在區域大電網排 放因子確定子 26 區域網絡模擬方法 -建筑通風拓撲路徑圖 -通風洞口阻力模型及參數 -洞口壓力邊界條件； -洞口壓力條件或風壓系數； 重點內容|自然通風模擬標準化 27 計算流體力學方法 -通風口開口面積應按實際的可通風面積設置 -考慮室內隔斷 -多尺度網格（網格過渡比不宜大于1.5） -湍流模型（標準k-模型及其修正模型） 重點內容|自然通風模擬標準化 28 計算流體力學方法 -計算域 -模型構建 -網格劃分（網格過渡比不宜大于1.3） -湍流模型（標準k-模型及其修正模型） -熱邊界條件（三類熱邊界條件
16、、室內熱擾） 重點內容|氣流組織、熱濕環境與空氣品質 模擬對象為封閉空間且采用機械通風、空調供 暖系統時，計算域為該空間 有顯著影響的計算域內物體，精細建模 29 計算方法 -采用光線追蹤法計算時， 光線反射次數不應低于5次 重點內容|室內光環境 天空模型 -采光系數計算選用全陰天模型 -窗的不舒適眩光計算宜選擇標準全陰天空 模型和全晴天空模型 面積S（m2）d（m）dq（m） 200.250.5dq1 20S500.51dq2 5011dq2 網格劃分 -采光測量方法GB/T 5699 30 重點內容|室內光環境 物理模型 -包括周邊建筑物、建筑各個功 能房間、建筑門窗（含窗臺 高）、建筑物
17、各類外挑構件 - 影響地下采光的主要地上建筑 物 -包含顯著影響采光或遮陽的構 件 -建筑飾面材料的反射比和建筑 門窗的光學性能 -特殊采光構件如導光管、百葉 窗可簡化為窗 分層拉絲式垂直綠化 特朗勃墻（透過率0.62） 聚碳酸酯外遮陽（透過率0.9） 陽光房（透過率0.62）南向反光板(反射率0.85）外延遮陽托盤 影響采光的構建解析 31 重點內容|室內聲環境 規范室內聲環境的計算原則 -室內噪聲級預測分析 -圍護結構類型和隔聲性能計算 -輕質屋頂雨噪聲隔聲計算 -大空間混響時間計算 室內噪聲聲壓級分布圖 32 重點內容|性能計算專項報告（10個） 規范報告形式 -工程概況 -計算依據 -
18、計算軟件 -計算設定 -結果分析與結論 室外風環境 熱島強度 光污染 室外噪聲 建筑節能 碳排放 自然通風 天然采光 室內噪聲 33 技術路徑2 34 綠色性能計算標準化 綠色建筑創新設計 綠色運維智慧化 實際建成后的遮陽設計 遮陽及采光模擬模型遮陽及采光模擬模型 遮陽及采光模擬輔助設計 中國建筑設計研究院新辦公樓（5萬平米） 自然通風模擬輔助設計自然通風模擬輔助設計 37 上海莘莊辦公樓上海莘莊辦公樓 （全國綠色建筑創新獎二等獎，（全國綠色建筑創新獎二等獎，2011） 建筑設計：張宏儒建筑設計：張宏儒 技術分析：李紫微，林波榮技術分析：李紫微，林波榮 天津塘沽新農村建設辦公樓天津塘沽新農村建
19、設辦公樓 （中國建筑學會優秀設計一等獎，（中國建筑學會優秀設計一等獎，2012） 建筑設計：清城華筑建筑設計院建筑設計：清城華筑建筑設計院 技術支持：林波榮技術支持：林波榮 結合造型創意結合造型創意（“遮陽“遮陽生長的延續生長的延續”） 長度長度(m)(m)外遮陽系數外遮陽系數SDSD 方案一方案一 A A0.40.4東東南南西西北北 B B0.60.60.720.720.670.670.730.730.620.62 方案二方案二 A A0.350.35東東南南西西北北 B B0.500.500.720.720.660.660.720.720.610.61 方案三方案三 A A0.50.5東東
20、南南西西北北 B B1.01.00.770.770.720.720.770.770.670.67 左圖：無幕墻，左圖：無幕墻，1439Wh/m2 1439Wh/m2 ；右圖：有幕墻，；右圖：有幕墻，1055Wh/m21055Wh/m2 遮陽系數：遮陽系數：0.73310.7331 材質方面采用絲網印刷， 遮陽效果上密下疏（上 面太陽輻射能大，下面相對少） 樓層和樓層玻璃之間打 開，促進通風，開口下 大上小 上區風壓差大開口 150mm； 中部開口200-400mm 下部分風壓差小開口 450mm 建筑設計：泛道國際建筑設計：泛道國際技術支持：林波榮技術支持：林波榮 38 清華大學南區食堂立面設
21、計清華大學南區食堂立面設計 實際建成后的遮陽設計 遮陽及采光模擬模型 清華大學南區食堂清華大學南區食堂遮陽及采光模擬輔助設計遮陽及采光模擬輔助設計 6.3 5.8 5.3 5.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 平窗方案雙水平遮陽方案魚鱗式方案凹窗方案 眩光影響范圍（m） 眩光范圍 縮小21% 外遮陽形式差異眩光影響對比 雙水平遮陽方案 魚鱗式方案 凹窗方案 平窗方案 41 經本軟件及方法優化后，本項目能耗降低經本軟件及方法優化后，本項目能耗降低47.2%，其中，其中 圍護結構負荷能耗圍護結構負荷能耗及及新風滲風能耗新風滲風能耗部分優化效果最明顯，部分優化效果最
22、明顯， 分別降低分別降低50.3%和和43.4%，且根據應用證明可知（或者，且根據應用證明可知（或者 根據項目實際操作者回復），相較于普通優化設計方法，根據項目實際操作者回復），相較于普通優化設計方法， 節約工作時間約節約工作時間約81.1%。 優化案例一：南方某綠色建筑辦公樓 42 優化案例一：南方某綠色建筑辦公樓 軟件優化設計軟件優化設計 建筑能耗歷史趨勢圖 優化方案能耗組成圖 能耗拆分對比圖 5.807 kWh 5.339 kWh 1.817 kWh 3.3 kWh 2.401 kWh 3.85 kWh 3.8997kWh 4.3537kWh 總結與展望 綠色建筑規模化快速發展，其實意味著更高的綠色建筑規模化快速發展，其實意味著更高的 要求，是機遇，也是挑戰要求，是機遇，也是挑戰 要思考從量到質的轉變，挖掘綠色建筑市場化要思考從量到質的轉變，挖掘綠色建筑市場化 可持續發展的紅利可持續發展的紅利 提出了從提出了從設計到運維設計到運維的三條可能技術路徑的三條可能技術路徑 綠色建筑性能計算標準化綠色建筑性能計算標準化 綠色建筑設計方法創新綠色建筑設計方法創新 智慧化的綠色建筑運維方法智慧化的綠色建筑運維方法 攜手共進，推動我國綠色建筑健康可持續發展攜手共進，推動我國綠色建筑健康可持續發展 謝謝各位！ 44
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